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电动自行车行业调研与传动装置开发,电动自行车,行业,调研,传动,装置,开发
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陕西理工学院本科毕业论文（设计）任务书院(系) 机械工程学院 专业班级 机自1107 学生姓名 吴 超 一、毕业设计题目 电动自行车行业调研与传动装置开发 二、毕业设计工作自 2014 年 12 月_ 9 _日 起至 2015 年 6 月 20 日止三、毕业设计进行地点: 校内 四、毕业论文（设计）应完成内容及相关要求： （1）搜集有关资料，撰写开题报告；按照下达的外文资料完成外文翻译； （2）调研了解电动自行车行业总体情况；搜集国内外有关电动自行车的政策法规与技术质量指标；分析我国各级政府或行业协会有关电动自行车法规的技术依据；调研目前市场销售的各种类型电动自行车传动系统组成，利用所学的专业知识逐一分析各自存在的优缺点； （3）将少齿数齿轮传动技术应用到电动自行车的传动系统中，进一步优化其传动装置结构； （4）撰写设计说明书1份，绘制二维工程图样（2A0） 五、毕业论文（设计）应收集资料及参考文献： 查阅15-20篇相关文献资料，其中外文资料3-5篇。资料主要来源于在期刊上公开发表的学术论文，学术会议论文、学位论文等，并按照要求规范列出。 六、毕业论文（设计）的进度安排： 1. 2015.01.102015.03.20：撰写开题报告及进行外文翻译 明确设计任务，按照设计任务书，查阅相关参考资料，撰写开题报告；同时完成外文翻译。 2. 2015.03.212015.05.20：电动自行车行业调研及其传动装置开发 查阅文献资料，根据设计任务，完成电动自行车行业调研；并将少齿数齿轮传动技术应用到电动自行车的传动系统中，进一步优化其传动装置结构。形成设计说明书1份，装配图及主要零部件图1套； 期间，于4月中旬在系统中提交中期检查；按照教师中期检查意见，提交设计初稿，直到初稿审核通过，进行定稿。 3. 2015.05.212015.06.15：答辩阶段。 打印说明书及图纸，进行毕业设计答辩。 指导教师签名 系（教研室)主任签名 专业负责人签名 批准日期 我的设计数据：一级少齿数齿轮传动：小齿轮齿数：2大齿轮齿数：72齿轮传动比：36。电动自行车的最大速度不超过20km/h。电动机的数据：电机转速：3000r/min直流电动机。记着电动机的功率最好在650w-800w之间。电动机的功率根据输入传动装置的最大功率来选择来确定。输入传动装置的最大功率自己来确定。传动装置的工作寿命自己来确定。传动轴的材料以及齿轮轴的材料自己来确定。齿轮的材料自己来确定。记着电动自行车能纯电动又即能电动与脚踏的结合，还能只脚踏不电动。要设计一个离合器来达到此目的。其它可根据自己的设计确定。XXX大学本科生毕业设计（论文）电动自行车行业调研与传动装置开发学生姓名：_学 号：_班 级: _专 业：_指导教师：_2015年4月摘 要随着环境问题的日趋严重，电动自行车作为简便型绿色交通工具以其轻便、无污染、低噪音等优点逐渐被消费者所接受，并备受政府部门和商家的重视，有望替代摩托车而成为一大朝阳产业，大力发展电动自行车产业已成为许多省市的重要目标。作为电动自行车的重要部分-传动装置，将直接影响其结构和性能。为此，我们提出用少齿数齿轮作为电动自行车的传动部分，以实现机构紧凑、传动比大、承载能力高等优点。本文调研了解电动自行车行业总体情况；搜集国内外有关电动自行车的政策法规与技术质量指标；分析我国各级政府或行业协会有关电动自行车法规的技术依据；调研目前市场销售的各种类型电动自行车传动系统组成，利用所学的专业知识逐一分析各自存在的优缺点；将少齿数齿轮传动技术应用于电动自行车传动系统中，开发一种保证电动时车速不超过20Km/h的电动自行车传动装置；采用一种叠加式双向单作用超越离合器，从而巧妙的实现运动的传递；根据选定的尺寸和数据绘制出电动自行车传动装置的装配图及非标准件的零件图；。关键词： 电动自行车； 传动装置设计； 少齿数齿轮；市场调研AbstractWith the serious environmental problem, the electric bicycle as a simple type of green transportation with its light, no pollution, low noise etc. gradually accepted by consumers, government departments and businesses and attract attention, is expected to replace the motorcycle has become a sunrise industry, the vigorous development of electric bicycle industry has become an important goal for many provinces and cities. As an important part of the electric bicycle - transmission device, will directly affect its structure and properties. To this end, we propose to use a small number of teeth gear as the driving part of electric bicycles, in order to achieve compact structure, large transmission ratio, high bearing capacity.This paper research to understand the overall situation of electric bicycle industry; collect domestic and international relevant policies and regulations of electric bicycle and technology quality index; analysis technology based on our country at all levels of government or industry associations related to electric bicycle regulations; research the current market sales of various types of electric bicycle drive system, analyzes their respective advantages and disadvantages of the use of the professional knowledge; the less teeth gear transmission technology applied to electric bicycle drive system, the development of an electric bicycle driving device to ensure the speed of not more than 20Km/h when the electric clutch; mining with a superposition type bidirectional single function, and clever realization of the movement transmission; according to the selected data size and draw assembly drawings electric bicycle driving device and non-standard parts;.Keywords: electric bicycle；transmission device design； less teeth gear； Market Research目 录摘 要2AbstractIII第1章绪论11.1课题的研究背景11.2国内外电动自行车的发展概况31.2.1我国电动自行车的发展概况31.2.2国外电动自行车的发展概况41.3电动自行车的研究意义51.4 课题的研究任务6第2章 电动自行车行业市场调研82.1电动自行车行业概况82.2国家有关政策法规及质量技术指标92.3各级政府有关电动自行车的法规及存在的问题102.4电动自行车的发展前景分析112.5电动自行车传动系统类型112.5.1摩带式传动112.5.2中置式传动112.5.3侧挂式传动122.5.4轮毂式传动122.6传动机构的发展趋势12第3章 电动自行车传动方案的确定133.1电动机的选择133.1.1电动机类型的选择133.1.2电动机功率的选择133.2传动方案的确定13第4章 渐开线少齿数圆柱齿轮传动的设计154.1设计基本参数154.2主要参数的确定154.2.1齿轮模数的确定154.2.2齿轮端面压力角的确定174.2.3齿轮端面啮合角的确定174.2.4端面齿顶高系数及顶隙系数的确定174.3少齿数齿轮副的设计174.3.1齿轮副174.3.2小齿轮（齿轮轴）174.3.3大齿轮（齿圈）184.3.4刀具184.4传动装置设计的校核184.4.1齿轮副参数的验算184.4.2小齿轮的几何尺寸验算204.4.3大齿轮（齿圈）几何尺寸计算224.5设计结果修正24第5章 电动自行车牙盘的设计27第6章 离合器的设计30第7章 轴的设计317.1计算各轴的动力参数及运动参数317.1.1小齿轮轴317.1.2大齿轮317.1.3 齿轮轴上齿轮所受的力327.1.4 大齿轮所受的力327.2轴的结构设计327.2.1齿轮轴的结构设计337.2.2低速轴的结构设计347.3齿轮轴的强度校核34第8章 其他零部件的设计378.1轴承的设计378.1.1轴承的选择378.1.2轴承的校核378.2键的设计408.2.1类型的选择408.2.2键的尺寸408.3润滑与密封的设计418.3.1润滑方式的确定418.3.2密封方式的确定41第9章 总结42致谢43参考文献44IV第1章绪论1.1课题的研究背景电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。它虽然具有普通自行车的外表特征(甚至具有摩托车的外表特征)，但主要的是他是在普通自行车的基础上安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操作部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。不同种类的车，其电池置放位置、控制器形式等有所不同。电动自行车的基本结构如图1.1所示。图1.1 电动自行车的基本结构1983年上海自行车二厂试制成功永久牌DX130电动自行车，这是我国有记录的并形成产业化的第一款电动自行车。它采用150W柱式电机、24V轿车用普通铅酸蓄电池，此车84年投入生产，至91年共生产了4.5万辆，其中出口805辆。1995年清华大学研制出采用轮毂电机的电动自行车。1999年上海的千鹤、苏州的小羚羊、南京的大陆鸽在电动自行车的研发上陆续获得突破。他们生产的电动自行车均采用36V/10Ah免维护铅酸蓄电池和后轮驱动的轮毂电机，在各项性能指标上结束了多年徘徊的局面，首次获得了市场的认可。从此，电动自行车进入了快速发展的道路。我国电动车发展在九十年代前基本都是依靠进口，如高尔夫球车、游览观光车等。自九二年以来，我国有了自行车研制和生产的电动车产品，通过近十几年的发展，现已初步形成以北京新日、浙江绿源等一大批具有实力和规模的电动车生产家，更形成了江苏锡山、浙江、天津三大产业集聚区。这些企业现已在国内市场推出的有：电动摩托车、电动有缆车、电动高尔夫车、电动观光车、电动汽车、电动载货车、电动救援车、电动助行(代步)车、电动滑板车、电动自行车、家庭生活车等等。 对于中国电动自行车的发展史，业内普遍认同为三个发展阶段：电动自行车的初级阶段、初现生产规模化阶段、超速发展阶段。第一阶段，即为电动自行车的初步发展阶段。当时的中国有多家电动自行车生产厂家，但其在对电动自行车生产发展方面的技术还是比较空白的。其中，1995年，上海千鹤公司的百辆试制产品投放于上市，追踪测试表明，产品还需要大的改进。一辆车骑了不到三个月，电动机就烧坏了，并且配用的可拆卸铅酸电池也无法继续充电。但受试者普遍反映，电动车骑起来感觉良好，负重效果也不错。如果该产品更加耐用，一定大受市场欢迎。1996年上海明文禁止销售燃油踏板摩托车(及其污染严重的两冲程发动机)，千鹤公司全力投入到电动自行车研制开发上，及时填补了一项市场空白。当时，他们不过采用普通自行车的外形结构，在前轮上安上150或180瓦的轮毂电机，后座上加装24伏，7安培小时的铅酸电池，再在自行车把手处安上一个简单的电子控制器。电动自行车产业发展迅猛，有两个主要理由：一是作为代步工具，电动自行车有较大的市场需求；二是因为环保、节能，符合发展潮流，有长远前景。第二阶段，被称为初现生产规模化阶段。是由于这个时间段内出现了几个将电动自行车推进的机遇，使得在初级阶段里举步维艰的电动自行车一下子迎来了春天，更是的行业的发展进入了规模化，而这几个机遇当中最有价值的则为各个城市的“禁摩令”和2003年度的“非典”。这个时间段一般都认同为是在2000年到2004年这段时间，在这一时间段里，随着关键技术方面的突破和电动自行车的性能不断提升，让电动自行车成为了摩托车和自行车的替代产品，而它的快捷、环保、方便和廉价，也让更多的消费者认同，同时也激发了市场对于电动自行车的诉求。在日益增长的市场需求中，先前研发生产的企业迅速崛起，一些新的企业也开始进入，他们对电动自行车的投入也不断加大，使得产能迅速扩展。而且，这个时段迅速蹿上来的企业都是大手笔运作，已经将那些老一辈的研发生产企业抛在了身后。这个阶段，电动车行业发展带来新的元素，不断积累经验。而且其产品的类型和品种也都完全吻合GB17761999。第三阶段，是中国电动自行车的超速发展阶段。这个阶段是从2005年至今，被称为“喷井阶段”。在这个时间段内，随着企业之间的激烈竞争大大刺激了技术的进步和新技术扩散，全行业的技术水平大幅度提高，蓄电池寿命和容量提高了35%，电机从单一的有刷有齿电机发展成为无刷高效电机为主流，寿命提高了5倍，效率提高了近30%，爬坡和载重能力提高约3.5倍。在控制器系统和充电系统，技术水平也大幅提高。特别是在电池技术和电机技术方面都有了很大的进展，电动车专用铅酸电池在技术上的突破已经领先国际，而且形成了以天能、超威为龙头的浙江长兴板块、康丽恩、双登为代表的江苏板块和以瑞达为代表的广东板块。电池也有单一的铅酸电池演进出多类型的高性能电池，而且锂电池的出现，更加带动了电动自行车，特别是简易款的发展。在电机方面，永磁无刷电机的发明，让行业发展的步伐明显的加快。通过三个不同时期的发展，中国电动自行车前进的脚步并没有停止，而且随着消费者的需求速度，市场需求的极速膨胀，行业的发展在近年来都保持着80%以上的增长速度。电动自行车的便捷、环保、价位低等优势已经成为了有目共睹的事实，日益成为现代城市交通中速度较低、中短距离、操作停放简便、最贴近人的实际需求的一种交通工具。尤其是在目前公共交通存在拥挤、不准时等缺点的情况下，轻型电动车无疑是部分中低收入人群的首选。与昂贵的燃油车辆相比，尽管在行驶里程和动力性方面存在不足，但在油价不断提高的背景下，其优越的便利性和经济性(充电比加油方便和便宜)使之显示出不断增强的替代优势。1.2国内外电动自行车的发展概况1.2.1我国电动自行车的发展概况从电动车产业的产品分类，可分为二类，即：四轮电动车和二轮电动车。从电动车的目标市场来分析，四轮电动车的目标市场为：火车站、仓库、房地产会所、旅游景区、医院、邮局、公园、运动场所、大型工厂、大型商场、机场、码头及大卖场等。二轮电动车的目标市场主要以个人代步为交通工具，根据我国电动车产业的发展现状来分析，随着电动车核心技术的突破，我国逐步发展由电动车向代替燃油车过渡，现已经开发出了不同的电动小轿车、电动公交车、电动面包车、电动货车等并已逐步投入市场，为此电动车产业的发展，终将会为人类居住净化环境做出贡献。同时，电动车产业将是一个真正的朝阳产业，具有广阔的市场潜力和发展空间。 从1995年清华大学研制的第一台轻型电动车出世开始，到现在的五花八门的林林总总，掐指算来已过十年又五载。然而这十五年中，却记载了一个产业成长的历程，也记录了一个从无到有，再发展成为目前全世界最大的轻型电动车产业的历程。从第一辆个人的专利制造到第一辆被公安部门正式认证并允许生产的电动车开始，这一个只属于中国的新产业迈开了前进的脚步，在短短的十数载内，已经成就了让全世界仰慕的产业规模。1.2.2国外电动自行车的发展概况国外发展电动自行车较早的要数日本以及德国等欧洲国家，近几年美国发展也较快。国外的电动自行车主要的作用是轻松代步及休闲健身工具，可在大型的停车场、超市和旅游区里使用。总体来说，电动自行车在全球的潜在市场很大，并呈扩大趋势。 欧、美、日这三大市场中，欧洲市场最为成熟、最具潜力;日本市场其次;美国市场还有待开发。日本是电动自行车发展最早的国家，生产和市场都具备相当规模。自雅马哈于1993年最先研制、1994年4月1日正式推出世界首辆电动自行车以来，日本电动自行车市场急剧扩大。爬坡省力、不用驾照等优点是消费者购买电动自行车的主要动机。迄今为止，中高龄妇女是日本电动自行车最大的消费群。随着未来日本全面进入高龄化社会和减少汽车废气排放的呼声的加强，可以预见，日本电动自行车的需求量将持续扩大。日本制造商一直朝低价化、轻量化、乘骑方便等方向发展，并注重针对不同购买群的车型及配件进行专门设计。目前各品牌几乎都有专用充电器配置，并生产价位在10万日圆以下的车款。一般24寸车款重量在28公斤以内。1999年美国电动自行车市场规模约6.5万辆，虽然规模尚小，但年增幅达到400%。2000年，销售超过12万辆，紧迫欧盟市场，截至2010年，美国电动自行车年销量已经突破百万。美国电动自行车销售渠道主要分大零售商和独立专门店，大零售商的总销售占全美零售市场的绝大部分，主要以价格为取向，全力集中于单价低的少年市场，价位从69美元到169美元;电动自行车独立专门店以销售高品质的车种见长，并较能符合个别需要，品牌售价从200美元到数千美元，平均单价在300美元左右。在美国，45岁以上年龄层是主要消费对象。另外，美国警察也是电动自行车消费的主要群体。由于美国政府提倡节省费用，鼓励少用汽车，未来将有更多人转向使用电动自行车。特别是在短途旅行和通勤方面，逐步取代汽车和摩托车的使用。尽管中国是电动自行车“大国”，但真正的“强国”在欧洲。欧洲电动自行车市场发展最为成熟，每年的销量就可达300万-400万辆。最大市场是德国、荷兰，以下依次是比利时、瑞士、奥地利、意大利、法国和英国。欧洲约有64家电动自行车供应商，产品售价在990欧元-1647欧元(含电池价)，供应的电动自行车约有三分之二属于日本雅马哈、三洋或松下辅助动力系统(PAS系统)。目前西欧各国均面临人口老龄化问题，越来越多的老年人成为电动自行车的潜在买主。配合电动自行车产品“运动化”和“年轻化”设计发展，为消费者提供更加多样化的选择，并渗透到运动爱好族和年轻一代的消费者。1.3电动自行车的研究意义上世纪九十年代中期，电动车作为一个新生事物，在没有成熟的技术，没有可循的标准的环境中，蹒跚起步。在当今这个时代，电动自行车各方面发展都较完善，技术相对初步阶段有着更大的改进提高。社会的需求量也有了很大的空间。电动自行车的方便快捷的特点是其他车辆不可比拟的。电动自行车具有骑行简便、速度比普通自行车快、省时、省力。花费低廉，只要充电就可以了。发展电动自行车可刺激和提升机动车车道的使用效率，缓解当前部分特大城市和大城市交通严重拥堵的状况。因为电动自行车数量的增加会相应减少普通自行车的数量，加之电动自行车的平均速度比普通自行车快，电动自行车在道路停留的时间要比自行车少，可增强非机动车道及交叉口的通行能力。因为电动自行车的速度比自行车的速度快了大约50%，同样的交通距离花费的时间少多了，这样交通工具在道路停留的时间少，提高了道路的总容量。所以，反而有利于提高机动车道通效率。大力发展轻型电动车，将电动自行车作为城市交通的一个有机组成部分，是符合发展战略要求的。轻型电动车能缓解公交压力，分散乘客人流，提高个人交通的效率，日益成为现代化城市交通中速度较低，中短距离，操作停放简便，最贴近人实际需求的一种交通工具。 电动自行车是利用电能转换机械能的轻便代步交通工具，无废气排出，噪音污染很小，发展电动自行车可大大减轻环境污染方面的压力。目前电动自行车绝大部分使用的是铅酸电池，带来的二次污染比汽车使用的铅酸电池污染小的多。轻型电动车是将人类工业文明两个重大的亮点即电力和车辆的结合起来，它的诞生和普及无疑顺应了发展循环经济和建设节约型社会的潮流。目前的技术条件下，每个电动自行车每年可提供的再生铅资源约为8千克，如果电动自行车和轻型电动车的社会总保有量到2000万辆，则每年可提供的的再生铅原料为16万吨，如果5年内社会保有量达到1.5亿辆，则每年可新增再生铅资源120万吨，再生铅产业的增长率应该达到年增长率40%以上，提高资源利用率，减少对环境的人为破坏，降低能源消耗，充分利用电动车交通工具快速发展的重大机遇，提高我国的再生铅产业档次。从节能的另一个角度说，电动自行车是一种低碳环保的交通工具，对于环境来说有很大的环保促进意义。就现在的电能来源，有了更多高效节约环保的途径，而且有些是通过可再生资源的发电。现在主要的交通工具使用的主要是汽油、柴油，这对社会都有很大的资源压力和环境污染危害。石油方面是不可再生资源，大量的使用会造成资源枯竭、环境污染，不利于可持续的发展。节能减排，减少化石能源的消耗和二氧化碳的排放，电动自行车的迅速发展对这些都有很好的节能减排贡献。1.4 课题的研究任务随着环境问题的日趋严重，电动自行车作为简便型绿色交通工具以其轻便、无污染、低噪音等优点逐渐被消费者所接受，并备受政府部门和商家的重视，有望替代摩托车而成为一大朝阳产业，大力发展电动自行车产业已成为许多省市的重要目标。作为电动自行车的重要部分传动装置，将直接影响其结构和性能。为此，我们提出用少齿数齿轮作为电动自行车的传动部分，以实现机构紧凑、传动比大、承载能力高等优点。少齿数齿轮指齿数介于210 之间的齿轮，是一种变位齿轮,含有少齿数齿轮的齿轮传动称为少齿数齿轮传动。随着科学技术的不断进步,机械传动装置向小型化、轻量化方向发展,少齿数齿轮传动已经得到了越来越多的研究和应用。在少齿数齿轮传动中,由于大幅度减少了小齿轮的齿数,故其单级传动比大;在传动比一定的情况下可显著减小传动装置的体积,或在体积一定的条件下可增大齿轮模数,提高轮齿的弯曲强度;在保持较大单级传动比的同时,降低传动装置的成本,提高传动效率;当今，动力齿轮传动装置正沿着小型化、轻型化等方向发展。为达到齿轮装置小型化的目的，通常采用像蜗杆传动,行星齿轮传动,少齿差齿轮传动,谐波齿轮传动等单级传动比大的装置,以减少齿轮装置的体积。尽管采用蜗杆,行星齿轮传动等可以提高单级传动比,减少齿轮传动的体积。然而它们同渐开线圆柱齿轮传动比较起来,又有一些明显的不足之处,普通单头蜗杆传动效率低，只有70%左右,带自锁的蜗杆传动效率只有40%-50%，而且因为蜗轮齿圈需采用贵金属,所以造价较高。齿轮行星传动结构复杂,制造成本高。少齿差传动效率低,一般80-90%；摆线少齿差传动制造成本高,主要零部件加工精度要求高；活齿少齿差不但传动效率低。而且制造复杂。又因为在齿轮传动中，普通齿轮单级传动比较小；而在传动比一定的情况下,相对于少齿数齿轮传动装置的体积大的多,或在体积一定的条件下,齿轮的模数比较小,而且齿轮的弯曲强度也降低了；要保持较大的单级传动比,传动装置的成本较高，传动效率却较低。 多年来，人们一直在探索提高其承载能力、效率、速度、传动比，减小噪声、尺寸、重量、成本，以提高性能价格比的途径。变位齿轮传动具有一系列优点：设计合理的变位齿轮，其综合承载能力比标准齿轮提高20%以上；在满足一定传动比要求时，应用正变位齿轮可以减小小齿轮的齿数，从而在整体上减小齿轮机构的尺寸、效率低的缺点。为改善多齿数齿轮传动中存在的这些缺点与不足，进而对少齿数齿轮传动进行研究。而实践表明，少齿数齿轮传动确实能够克服以上缺点与不足。鉴于少齿数齿轮传动有着普通齿轮传动所无法代替的一系列优点,所以将少齿数齿轮传动应用到电动自行车中有着非常重大的意义。本次设计的任务是: 调研了解电动自行车行业总体情况；搜集国内外有关电动自行车的政策法规与技术质量指标；分析我国各级政府或行业协会有关电动自行车法规的技术依据；调研目前市场销售的各种类型电动自行车传动系统组成，利用所学的专业知识逐一分析各自存在的优缺点；，将少齿数齿轮传动技术应用于电动自行车传动系统中，开发一种保证电动时车速不超过20Km/h的电动自行车传动装置；其次，根据选定的尺寸和数据绘制出电动自行车传动装置的装配图及非标准件的零件图；最后,对该少齿数齿轮传动进行强度计算,验证该少齿数齿轮是否满足实际的强度要求。第 44 页第2章 电动自行车行业市场调研2.1电动自行车行业概况电动自行车（以下简称电动车），是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。自1995年清华大学研制的第一台轻型电动车问世开始，之后4年内电动车行业进入技术摸索阶段，这一时期内电动车逐渐被公众认可并为电动车产业后期的蓬勃发展打下了牢固的基础；2000-2004年期间由于各个城市的“禁摩令”的出台和2003年度的“非典“事件促使电动车成为更多消费者的代步工具，形成“南豪华、北简易”的格局；2005-2006年电动车行业步入井喷式发展阶段，在利益驱使下，促使了众多电动车企业的涌入。然而2007年由于受国家政策、行业标准、原材料涨价等因素的影响，行业出现低迷状态，市场增幅变缓，洗牌开始。经历了2007年之后的滞涨与紧缩之后，电动车行业的运行呈现出稳步发展态势。进入2011年，公安部等四部委联合颁布了关于加强电动车管理的通知，要求依照现行国家标准，限期淘汰在用的、不符合“20/40标准”的电动自行车；同年5月，环保部等九部委联合整治铅酸电池行业，使得产业链上的电动自行车要么停产、要么寻求转型，产业集中度进一步提升。目前，一线品牌电动车生产企业主控地位明显，数据显示，我国前十强企业的产量已经占到了行业的40%左右，电动车发展至今已经进入品牌营销时代。2013年中国共有1050家取得生产许可证的电动车企业，而其中爱玛、雅迪、新日、绿源等约十家一线品牌占据了行业总产量的40以上。未来，预计国内会产生10家一线品牌，这十家企业将会逐渐朝国际知名品牌的方向发展；同时也将产生2050家国内品牌和5080家区域性品牌。这总共一百多家的品牌电动车生产企业将会成为市场的绝对主力军。自2008年以来，中国电动自行车行业几乎保持着3000万辆左右的增长速度，至2012年末，中国电动车行业市场保有量已经达到1.62亿辆。预计2014年末，中国电动车市场保有量将突破两亿辆。据国家统计局数据显示，2013年19月份，中国国内316家规模以上电动车生产企业共计生产电动车1842万辆，与去年同期相比增长15.7；主营业务达到509亿人们币，相比去年同期增长23.6；其中利润总额上升30以上。外贸市场方面，2013年19月份实现电动车出口63.1万辆，同比去年增长21.4，其中出口日韩欧澳等发达国家和地区同比去年实现了超过50的增长率。根据往年国内电动车市场及厂家的生产情况， 2014年全年，中国电动车总产量达到3500万辆以上，并实现1000亿人民币的总产值。2.2国家有关政策法规及质量技术指标目前，电动自行车的使用者中，有1000万新增城市就业人口；1000万接送儿女上下学的使用者；1000万原有电动自行车使用者；以及经常加班的1000万使用者，这个使用群体正在延伸到1.5亿的农民工就业者。可以说电动自行车的发展已经与中国城市化发展密不可分。首先, 就安全性而言，国家电动自行车通用技术条件（GB177611999）对电动自行车的最高时速、空车重量、制动性能等都已作出了具体规定，是科技工作者、生产厂家和质量技术监督管理部门集体智慧的结晶。因此，车子本身不存在不安全问题，适合各阶层人群使用。北京、上海、南京、成都等地放开电动自行车上路的实践证明了电动自行车有其存在的价值。 其次, 就污染而言，机动车的尾气污染是有目共睹的，但电动自行车使用只需电力资源，是所有交通工具的一个另类，在使用过程中不会给环境带来污染。电池废弃后可能带来污染, 只要有有较成熟的回收利用技术，形成了较好的回收体系，就不会产生污染问题。另外，电池已经逐渐向低污染、无污染电池方向发展出现了镍氢、铿、锌空气电池等。电动自行车通用技术条件对电动自行车的长、宽、高都作了明确的规定，占 用道路的面积与自行车相近。在道路资源方面，经过测算，一辆行,驶中的小汽车为了保证速度与安全，占用的道路面积大约为70 平方米；而一辆电动自行车行驶时占用的面积仅为3 平方米。目前，中国城市化发展速度很快，土地特别是耕地资源稀缺，城市道路建设的发展赶不上汽车的增长，因此交通拥堵成为了所有城市的通病。由于我国道路设施水平还很低。因而电动自行车仅3平方米的占用面积，正好符合我国人均道路面积狭小的现状，可以有效地解决人均道路面积不高的“顽疾”，从而有力地缓解交通压力。我国的道路交通安全法第119条第四项规定了电动自行车属非机动车，也就是说其驾驶人员不须经过专门的培训考试就可上路，再加上部分电动自行车驾驶人的交通安全意识淡薄，在上路行驶时，违法行为经常发生。如争道抢行、上机动车道、突穿猛拐、闯信号灯、随意转弯变道、超速行驶、载人载物、逆向行驶等。由于电动车毕竟在性能上不同于自行车，其速度比自行车要快得多，车辆设计时速可达2030 公里/小时甚至更快。因而这些因素更容易引发交通事故。 随着科学技术的不断发展，现有的电动自行车与传统意义上的电动车已发生了巨大改变。以新能源为动力的各种机动车层出不穷，而以电能为驱动力的机动车时速更是可达百公里以上。目前，绝大多数在道路上行驶的电动车已超出了“电动自行车最高时速为二十公里，空车质量为四十公斤以下，具有脚踏行驶能力，电动机额定连续输出功率应不大于240W”这一法律规定，应不属于法律意义上的非机动车。因此，按道路交通安全法的规定，把现行的电动车纳入非机动车序列实有不妥之处 2.3各级政府有关电动自行车的法规及存在的问题电动自行车在国内外具有广阔的市场前景，被业内人士称为“朝阳产业”。但由于我国对电动自行车发展的产业政策迟迟没有出台，导致各城市相关政策不一，市场壁垒严重，使这一新兴产 业出现“有光明，没前途”的尴尬局面。对此，业内人士分析，制约我国电动自行车发展有以下问题： （一）身份难定，命运不同。由于国家对电动自行车究竟是机动车还是非机动车尚未定论，导致各地电动自行车出现了三种不同的命运：一种以上海、天津等市为代表，当地方法规的形式，承认其合法性，把电动自行车纳入非机动车管理 范畴，发放牌照；一种以南宁、武汉等城市为代表，一旦发现其上路，即责令骑车人拆除动力装置并接受处罚；第三种以北京、兰州等城市为代表，准卖也准骑，但不给上牌照，使消费者的权益得不到有效保障。比如南宁市和武汉市强制拆除动力装置 的做法明显侵犯了消费者的合法权益。 （三）身份界定不明，管理带来不便。由于电动自行车身份界定的模糊，在出 现交通事故后，执法和司法部门对于事故原因的认定和责任的划分在不同地区、甚至是同一地区的不同部门出现不同的结果。（四）电动自行车企业作坊式多，规模小，品牌少。据了解，目前全国生产电 动自行车的厂家有多家，但有实力的却寥寥无几。据业内人士介绍，有钱 的大型企业不敢轻易进入，一进去就要花掉几百万乃至上千万元，最后还可能是 非法生产。是地方政策使电动自行车销售困难。由于国家缺乏一个统一的产业政策，导致地方“各自为政”。据天津悍马电动车有限公司有关资料表明，该公司产品进入河北、江苏、上海都花了不少钱，每进入一地，上牌费、测检费、劳务费等各种费用近两万元。有的省市政策还规定，电动自行车想进入该省市，必须采用本地生产的电机或电池，否则不给上牌照。2.4电动自行车的发展前景分析尽管人们对电动自行车有褒有贬，但这些年电动自行车的产量每年都是翻番地增长，说明它有着非常旺盛的生命力。电动自行车的最大好处是提高人们的出行质量，尤其是在风雨天气可以让人们出行时省时省力。 业内专家认为，解决老百姓的出行问题，主渠道仍然是大力发展公共交通，包括轨道交通。但可以预见的是，自行车仍将是人们最常用的辅助交通工具。作为自行车的升级品，电动自行车的发展潜力巨大。据有关机构抽样调查表明，1000多万人口的北京，目前的自行车拥有量约为1000万辆，假如有10%的愿意换成电动自行车，以每辆2500元计，将是25亿。全国自行车拥有量为4亿辆，假如有10%的人愿意更换成电动自行车，这将是1000个亿的大市场。2.5电动自行车传动系统类型传动部件是电动自行车的心脏，它的性能直接影响着电动自行车的整体性能。因此它是整车生产厂家、经销商和用户都关心的问题，为此，介绍一下国内外电动自行车生产厂家选用的传动部件及其优劣：2.5.1摩带式传动电机带动摩带头摩擦轮胎的传动方式。起源于美国，以ZAP公司为代表。日本、中国（含台湾）都有厂家使用过，但因摩带头易磨损进而造成打滑，传动效率不高，现基本不用。 2.5.2中置式传动将电机和减速机构放置于电动自行车的中轴位置，先驱动链轮盘，再通过链条带动后轮行驶。日本和我国台湾的一些厂家以前较多采用这种传动方法，国内使用过的厂家不多。2.5.3侧挂式传动侧挂式传动属于轴传动范围，具有轴传动的所有优点。台湾和大陆均有厂家生产此类传动方式的产品。现有方案中，有的减速比大，齿轮磨损快，噪音大。使用柱状电机者还需有伞齿轮，结构复杂，传动效率底。侧挂式传动是电动自行车传动方案中比较理想的方案，设计好了可以实现液态油润滑，达到高效率、高可靠性、大扭矩、长寿命、低重量、低噪音、低成本等目标。2.5.4轮毂式传动轮毂式传动效率高，造型精巧，不破坏自行车的传统结构。它是具有“中国特色”，世界各国现已越来越多地采用轮毂式传动方案，SANYO早就采用，YAMAHA最新款电动自行车也为轮毂式。轮毂式传动还可分为“交流”和“直流”、“高速”和“低速”几大类。1）交流轮毂电机最近，意大利开发出一种三相交流低速轮毂电机，380V、240W，前轮驱动。交流电机的好处是功率强劲，无噪音，寿命长，制造简单，价格低廉。缺点是调速控制和电池的直流输出要逆变为交流输出，制造成本目前偏高。 2）直流轮毂电机目前，国内绝大多数电动自行车厂家均使用外转子式直流轮毂电机。直流电机带齿轮减速器构成的轮毂电机称之为高速轮毂电机。2.6传动机构的发展趋势少齿数齿轮减速器适用于医疗、福利、化工、纺织等行业的机械传动，国内外在助力车、电动自行车等领域已有应用尝试。 随着科技的不断发展，少齿数齿轮的大传动比必将被越来越多的电动自行车生产厂家采用，采用少齿数齿轮传动可显著减小传动装置的体积，提高其精度，少齿数齿轮必将在未来电动自行车的传动系统发展史上发挥其重要作用。第3章 电动自行车传动方案的确定3.1电动机的选择3.1.1电动机类型的选择电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机。这里我们选用直流电机，直流无刷电机采用永磁场，这使得直流无刷电机摆脱了一般直流电机的传统设计和结构，其具有耐颠覆震动、噪音低、振动小、运转平滑、寿命长等特点，能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。由此，我们选用永磁式直流无刷电机。3.1.2电动机功率的选择已知工作机所需功率电动机与减速器之间采用弹性联轴器连接，查机械设计课程设计手册表1-7得传动效率；轴承选用球轴承，查机械设计课程设计手册表1-7得一对轴承效率为；选择7级精度的齿轮，查机械设计课程设计手册表1-7得其传动效率为；则电机至工作机间传动的总效率 所需电动机的功率为：pd=Pw=0.7/0.9509=0.74电动机的选择内容主要包括电动机的类型、功率及转速的选择。我们采用功率为，转速为的特制直流电动机。3.2传动方案的确定合理的传动方案首先要满足机器的功能要求，例如传动功率的大小、转速和运动形式。此外，还要适应工作条件，满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。1）为减轻变速箱的质量，同时又要满足设计中大的传动比。本设计采用少齿数齿轮传动。采用齿轮传动具有效率高、结构紧凑、工作时间长，寿命可靠及传动稳定的特点。2）为了尽可能的使变速箱结构紧凑，设计中采用齿轮轴的方法节省箱体空间，缩小体积；为了得到较大的传动比，采用了2个齿的少齿数齿轮。3）齿轮传动的特点：（1）传递的圆周速度范围较大，传动准确；（2）传递功率从几瓦到几千瓦；（3）使用效率高，寿命长，结构紧凑，外轮廓尺寸小；（4）传动比稳定，可传递空间任意配置的两轴之间的传动。4）由于本设计的传动比较大，采用标准齿轮传动时，体积大、结构复杂、制造成本高。少齿数齿轮传动能够实现较大的单级传动比，克服标准齿轮传动的以上缺点，因此我们采用单级传动的少齿数齿轮减速器。图3.1 传动减速器传动原理图第4章 渐开线少齿数圆柱齿轮传动的设计少齿数渐开线圆柱齿轮减速器是齿轮传动技术上的新进展, 因为减少小齿轮的齿数可显著增大齿轮的传动比，并可减小减速器的外廓尺寸和重量, 具有一定的技术经济效益。由于齿数较少，故将少齿数齿轮与大齿轮组成的齿轮副称为少齿数渐开线圆柱齿轮机构。对于这种机构, 由于小齿轮齿数较少, 首先为避免根切, 须采用大变位系数的正变位; 这样又引起齿顶变尖而导致齿顶高缩短。其次由于端面重合度大幅度降低而须采用较大螺旋角和较大齿宽的斜齿轮传动。针对少齿数齿轮设计中存在的问题进行了理论和技术研究，根据渐开线圆柱齿轮尺寸计算公式和双向变位少齿数齿轮副特点，推导出了双向变位少齿数齿轮副设计计算公式。应用推导公式进行本次少齿数齿轮的几何尺寸设计。4.1设计基本参数1、传动形式：一级少齿数齿轮传动；2、小齿轮齿数：2；3、大齿轮齿数：72；4、齿轮传动比：36。4.2主要参数的确定4.2.1齿轮模数的确定轮齿在受载时，齿根所受的弯矩最大，因此齿根处的弯曲疲劳强度最弱。当轮齿在齿顶处啮合时，处于双对齿啮合区，此时弯矩的力臂虽然最大，但力作用点位于单对齿啮合区最高点时，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，因此按齿根弯曲强度设计。由：求取模数。1）确定公式内的各计算数值（1）查机械设计图10-20 c得小齿轮与大齿轮的的弯曲疲劳强度极限均为；图4.1（2）由机械设计图10-18查得弯曲疲劳寿命系数；（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，可得： 计算载荷系数 （5）查取齿形系数由机械设计表10-5查得：。（6）查取应力校正系数由机械设计表10-5查得： 。（7）计算大、小齿轮的并加以比较= = 大齿轮的数值大。2）设计计算 由弯曲强度算得的模数1.129并就近圆整为标准值。4.2.2齿轮端面压力角的确定 由压力角得： 4.2.3齿轮端面啮合角的确定 由及可得： 4.2.4端面齿顶高系数及顶隙系数的确定由及可得： 4.3少齿数齿轮副的设计4.3.1齿轮副设计中心距：； 法面模数：；传动比：； 分度圆螺旋角：；齿轮宽度：； 端面啮合角：； 端面重合度：； 轴面重合度：；实际传递功率：。4.3.2小齿轮（齿轮轴）端面径向变位系数：； 切向变位系数:；分度圆直径：；齿顶圆直径：； 齿根圆直径:；跨1个齿公法线长度：。4.3.3大齿轮（齿圈）端面径向变位系数：； 切向变位系数:； 分度圆直径：； 齿顶圆直径：； 齿根圆直径:； 法面固定弦齿厚：；法面固定弦齿高：。4.3.4刀具法面模数：； 齿顶高系数：； 顶隙系数：； 刀具齿顶高：；刀具齿根高：；刀具齿全高：；刀顶圆弧半径：；刀具切向负变位，变位系数：；刀具切向正变位，变位系数：；为保证加工的齿面光滑，刀具做成密齿，其余参数按标准确定。4.4传动装置设计的校核4.4.1齿轮副参数的验算1)端面啮合角(1)标准中心距 圆整，取实际中心距=62mm(2)端面压力角 （3）端面啮合角：设计结果：，偏大0.00006。2)端面径向变位系数和取： 取3)中心距变动系数4)齿顶高变动系数4.4.2小齿轮的几何尺寸验算1)齿顶变尖时的齿顶圆压力角 解得：2)齿顶圆齿顶变尖时的齿顶圆直径为：由变位系数等参数确定的齿顶圆直径为：设计结果：，偏大0.0035mm。大齿轮齿根过渡曲线与小齿轮齿顶渐开线干涉验算：不发生干涉的条件： 其中：3)齿根圆设计结果：4)全齿高 5)跨一个齿的公法线长度根据朱景梓的推导结论（同齿轮手册），未考虑切向变位的影响时： 4.4.3大齿轮（齿圈）几何尺寸计算1)分度圆直径mm2)齿顶圆直径（1）啮合干涉限制的极限齿顶圆直径 不发生干涉的条件： 可将不发生干涉条件变成以下形式，便于计算： 令： （2）削顶后的齿顶圆直径故 设计结果：；偏大0.261mm, 发生干涉。3)齿根圆直径 设计结果：，偏大0.00012mm。4)全齿高 （干涉削顶量为 , 削顶系数为）5)法面固定弦齿厚未考虑切向负变位的影响设计结果：6)法面固定弦齿高未考虑切向负变位的影响设计结果：设计结果经验算，会发生啮合时齿圈齿顶与小齿轮齿根过渡曲线干涉。4.5设计结果修正其它设计结果不变，调整参数。1)重新验算重合度其中：（不变）2)重新验算顶隙（1）标准顶隙c（2）小齿轮齿顶与大齿轮齿根的间隙（齿顶变尖，相当于削顶量为0.2255mm，削顶系数为0.15033，使得顶隙变大）（3）小齿轮齿根与大齿轮齿顶的间隙（为避免干涉需削顶，削顶量为：，削顶系数为0.10996；其中、）第5章 电动自行车牙盘的设计由已知取自行车最大车速为20Km/h，则自行车后轴的转速为其中：D自行车后轮的直径，单位：mmV自行车车速，单位：Km/h从电动自行车通用技术条件GB177611999中选取后轮直径D=0.56m，则飞轮转速牙盘转速由此可知牙盘与飞轮之间的传动比为1）选择链轮齿数根据自行车的工作环境，取飞轮齿数，则牙盘齿数 经圆整，取2）确定计算功率由机械设计表9-6查得，；由机械设计图9-13查得，则计算功率3）选择链条型号和节距根据，由机械设计图9-11查得，可选12A型链， 由机械设计表9-1查得，链条节距为p=19.05mm4）计算链节数和中心距初选中心距 取，相应的链长节数为 取链长节数节由机械设计表9-7查得，中心距计算系数 则链传动最大中心距为5）计算链速v，确定润滑方式。由和链号12A，查机械设计图9-14可知，应该采用滴油润滑。6）计算压轴力有效圆周力：7）计算分度圆直径飞轮牙盘8）计算齿顶圆直径由机械设计表9-1查得，滚子直径飞轮 圆整为84mm。牙盘 圆整为188mm。9）计算齿根圆直径飞轮牙盘10）计算齿高飞轮牙盘11）选择材料飞轮用20钢，经渗碳、淬火、回火处理，硬度为60HRC;牙盘用35钢，经正火处理，硬度为180HBS.第6章 离合器的设计本设计所采用的离合器是一种叠加式双向单作用超越离合器。离合器的外圈由齿圈、中间体、内圈以及滚柱、弹簧等组成。齿圈接受电动机通过小齿轮传递的动力，中间体与自行车的轮盘相连，输出来自电动机的和人力脚踏的动力。内圈与自行车的中轴相连。中间体与齿圈组成外离合器，中间体与内圈组成内离合器。外离合器与内离合器的超越方向相反，即，电动时外离合器处于结合状态，而内离合器处于脱离状态，自行车的中轴不受外力。相反，当脚踏骑行时内离合器结合，而外离合器则脱离，所以脚踏骑行时电动机的转子不受外力，这就排除了目前市场上一般的后轴传动的电动自行车骑行时额外阻力。图6.1 双叠加式向单作用超越离合器1星轮、2滚柱、3挡板、4齿轮、5滚柱、6中间体第7章 轴的设计轴是组成机器的主要零件之一,一切作回转运动的传动零件都必须安装在轴上才能进行运动和动力的传递.因此，轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力.按照承受载荷的不同，轴可分为转轴,心轴和传动轴三类.工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴为转轴.只承受弯矩不承受扭矩的轴为心轴.只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴.轴还可按照周线形状的不同,分为曲轴和直轴两大类.此外,还有一种钢丝软轴,又称钢丝挠性轴.它是多组钢丝分层卷绕而成的，具有良好的挠性,具有良好的挠性，可以将回转运动灵活地传到不开敞的空间.轴的设计和其他零件的设计相似，包括机构设计和工作能力计算两方面的内容.轴的结构设计是根据轴上零件的安装,定位以及轴的制造工艺等方面的要求,合理的确定轴的结构形式和尺寸.轴的结构设计不合理,会影响轴的工作能和轴上零件的可靠性,还会增加轴的制度成本和轴上零件装配的困难.轴的工作能力主要取决于轴的强度,刚度和震动稳定性等方面的计算.多数情况下,轴的工作能力主要取决于轴的强度.这时只需对轴进行强度计算,以防止断裂或塑性变形.由于碳钢比合金钢价廉,对应力集中的敏感性较低,同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度,故采用碳钢的制造轴尤为广泛.故本设计中在满足强度条件的前提下，中轴的材料优先选用45钢，又根据少齿数齿轮传动的特点、使用经验和制造要求，取少齿数齿轮轴和齿圈的材料为。7.1计算各轴的动力参数及运动参数7.1.1小齿轮轴 P小=P电=750W T小= 9550000P小/n小 =1910N.mm 7.1.2大齿轮p大=P小=582W因为 所以 7.1.3 齿轮轴上齿轮所受的力根据齿轮的受力分析，可得：圆周力： 径向力： 轴向力： 7.1.4 大齿轮所受的力根据齿轮的受力分析，可得：圆周力： 径向力： 轴向力： 7.2轴的结构设计轴的结构主要取决于以下因素:轴在机器中的安装位置及形式;轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同的情况进行具体的分析。拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。轴和轴上零件的结构、工艺以及轴上零件的安装布置等对轴的强度有很大的影响，所以应在这些方面进行充分考虑，以利提高轴的承载能力，减小轴的尺寸和机器的质量，降低制造成本。提高轴的强度的常用措施：合理布置轴上零件以减小轴的载荷；改进轴上零件的结构以减小轴的载荷；改进轴的结构以减少应力集中的影响；改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度。轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上的零件，并且生产率高，成本低。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式应尽量简化。按所受的扭矩初步估算轴所需的直径，将初算作为轴段的最小直径。有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。确定各轴段长度时，应尽可能使轴结构紧凑。轴的隔断长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。为保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短。7.2.1齿轮轴的结构设计 图7.1 齿轮轴结构图按公式初步估算轴的最小直径，根据少齿数齿轮传动的特点选取齿轮轴材料为38CrMnAlA，预热处理为调质处理（布氏硬度250-260）、滚齿后最终热处理为淡化处理（维氏硬度850），根据机械设计课本表15-3，取，于是得高速轴的最小直径为6.55mm，而小齿轮的齿顶圆直径为8.2155mm，故最小直径应该在小齿轮处。取齿轮所在处直径为8.2155mm，长度为30mm，该齿轮的右边安装轴承，为了轴承的定位应制处轴肩，取安装轴承轴段的直径为6mm，考虑到主要承受径向力，轴向也可承受小的轴向载荷，在高速工作时也可承受纯的轴向力，工作中允许的内外圈轴线偏斜量6-8，故选用深沟球轴承，轴承型号为606，取该轴段长度为6mm。齿轮左边制出一周肩，周肩左边安装轴承套，用以安装轴承，取该轴段直径为10mm，长度为19mm。左端继续制出一周肩，用来给轴承套定位，该轴段的结构是一个插接齿，长度为13mm，直径为12.5mm。7.2.2低速轴的结构设计图7.2 低速轴的结构图按公式初步估算轴的最小直径，根据少齿数齿轮传动的特点选取低速轴的材料为45钢，根据机械设计课本表15-3，取，于是得取安装超越离合器星轮的轴段的直径为15mm，长度为9.5mm，星轮与轴的周向定位采用B型平键连接，由机械设计课程设计手册表4-1查的平键截面BH=5mm5mm，右端制出一周肩，以满足对星轮的定位要求，离合器中间体和轴采用空套连接，取该轴段直径为14mm，长度为50mm，该轴段右端安装自行车曲柄，所以轴的结构应制成有一定锥度的方轴，并用螺母对自行车曲柄定位；星轮左端安装轴承，选取轴承型号为61903，该轴段直径为17mm，长度为60mm，最左端也是安装自行车曲柄，用螺母定位。7.3齿轮轴的强度校核由轴的结构可以看出齿轮轴的危险截面在轴上齿轮啮合的中间部位。图7.3 轴上载荷分析图由于截面C是轴的危险截面。现将计算出截面C处的值于下表：表7.1 截面C处的载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据下式及上表中的数值，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力由齿轮轴的材料为38CrMnAlA，由手册查的。第8章 其他零部件的设计8.1轴承的设计8.1.1轴承的选择滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑传动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、功率消耗少、易起动等优点。在此次设计中，由于电动自行车是一般交通工具，各部分结构和尺寸都不是很大，受到的载荷也不是很大，又由于深沟球轴承制造容易、价格低廉，所以此次电动自行车传动装置设计中都采用深沟球轴承。8.1.2轴承的校核对齿轮轴上轴承的校核小齿轮轴上的轴承选用的是深沟球轴承，型号分别为606和6002。由前面计算得到齿轮轴上所受的力为：圆周力： 径向力： 轴向力： 1）求两轴承承受的径向载荷Fr1和Fr2将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。由力分析可知：2）求两轴承的计算轴向力对于6000型轴承，因此可估算： 由设计图可得：由表13-5查得：；再计算得两次计算的值相差不大，因此确定，3)求轴承当量动载荷因为 由设计手册查得径向载荷系数和轴向载荷系数为：对轴承1 对轴承2 查表得：，则：4)求轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小计算：8.2键的设计键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向定位以传递转矩，也可实现零件的轴向定位或轴向滑动的导向。键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。8.2.1类型的选择键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。以下为该四种键的特点：（1）平键联接：键的两侧是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩。具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点，但不能承受轴向力。（2）半圆键联接：工作时，靠其侧面来传递转矩。工艺性好、装配方便，但对轴的强度削弱较大。（3）楔键联接：工作时，靠键的楔紧作用来传递转矩，承受单向的轴向载荷。主要用于榖类零件的定心精度要求不高和低速的场合.（4）工作时，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩。用一个切向键时，只能传递单向转矩。对以上键的类型进行分析、根据本设计的需要，我们最终选择：平键联接（B型）。8.2.2键的尺寸按符合标准规格和强度要求来取定。根据轴径d=15mm,轴长l=9.5mm,查机械设计手册取键的截面尺寸为：宽度b=5mm,高度h=5mm,取键长l=8mm.8.3润滑与密封的设计8.3.1润滑方式的确定由于减速器内的齿轮间、轴承间有摩擦存在，为保证减速器运行良好，故需要在各摩擦面间加入润滑剂
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